《化工機(jī)械基礎(chǔ)》第8章-塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)

塔設(shè)備第8章塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)塔設(shè)備平面簡(jiǎn)圖第八章塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)8.1

塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)8.1.1.自支承式塔設(shè)備所受載荷：1.自重載荷：m01—塔設(shè)備的殼體與裙座質(zhì)量；m02—塔設(shè)備內(nèi)件質(zhì)量（塔板或填料及其支撐裝置）；m03—保溫材料質(zhì)量；m04—平臺(tái)扶梯質(zhì)量；m05—操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量；ma—人孔法蘭接管等附件質(zhì)量；mw—液壓試驗(yàn)時(shí)塔內(nèi)充液質(zhì)量；me—偏心質(zhì)量。操作質(zhì)量：m0=m01+m02+m03

+m04+m05

+ma+me水壓試驗(yàn)質(zhì)量：mmax=m01+m02+m03

+m04+mw

+ma+me

吊裝質(zhì)量：mmin=m01+0.2m02+m03

+m04

+ma+me將質(zhì)量離散：簡(jiǎn)化力學(xué)模型———多質(zhì)點(diǎn)體系的懸臂梁發(fā)生地震時(shí)的受力2.地震載荷及塔體內(nèi)力（1）.水平地震力任一段集中質(zhì)量mk所引起的基本振型水平地震力為：

Fk=CZα1ηkmkgN式中CZ——結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)，圓筒形直立設(shè)備取0.5；

α1——對(duì)應(yīng)于設(shè)備基本自振周期T1的地震影響系數(shù)；

ηk——基本振型參與系數(shù)；mk——任一段（第k段）塔體的操作質(zhì)量。（2）.垂直地震力地震烈度為8度或9度地區(qū)的塔設(shè)備考慮垂直地震力。垂直地震力的作用點(diǎn)：塔器底截面。計(jì)算式：Fv=αvmax·meq．g式中αvmax——垂直地震影響系數(shù)最大值，取0.6αmax。

meq——塔器的當(dāng)量質(zhì)量，取0.75m0

。3.地震彎距懸臂梁的彎矩：任一質(zhì)點(diǎn)mk對(duì)塔底(0-0截面）的彎矩為：

所有質(zhì)點(diǎn)（k=1,2,……n)對(duì)塔底截面的彎矩和為：

對(duì)于等直徑、等壁厚塔器的底截面地震彎矩為：地震載荷分布圖

塔的迎風(fēng)面受到風(fēng)壓載荷，并隨高度而增加。

將風(fēng)壓按塔的高度離散，任一計(jì)算段的風(fēng)載荷，就假定是集中作用在該段中點(diǎn)的風(fēng)壓合力：（1）.力學(xué)模型的簡(jiǎn)化：3.風(fēng)載荷及塔體內(nèi)力（2）.風(fēng)載荷的計(jì)算影響風(fēng)載荷的因素：所在地區(qū)的基本風(fēng)壓值q0(距地面10米高處的風(fēng)壓）；塔器高度、直徑、截面形狀以及自振周期。任一計(jì)算段的水平風(fēng)力為：式中K1——塔體形狀系數(shù)；

K2——風(fēng)振系數(shù)（與塔自振周期有關(guān)）；

qo——10米塔高處的基本風(fēng)壓值；

fi——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；li——計(jì)算段的高度；Dei——該計(jì)算段的有效直徑。（3）.風(fēng)彎矩計(jì)算風(fēng)彎矩圖

風(fēng)載荷對(duì)基底截面的彎矩：4.偏心載荷塔設(shè)備頂部懸掛有分離器、冷凝器等附屬設(shè)備，其重力對(duì)塔體產(chǎn)生偏心載荷。

偏心載荷引起的彎矩：Me=meg·e5.介質(zhì)壓力載荷——設(shè)計(jì)壓力p；水壓試驗(yàn)時(shí)的液柱壓力。7.1.2.自支撐式塔設(shè)備塔體壁厚的確定方法1.塔設(shè)備的危險(xiǎn)截面：0-0截面——基底；1-1截面——人孔截面；2-2截面——塔體與裙座連接焊縫截面。位于塔體上的危險(xiǎn)截面——2-2截面。2.塔體應(yīng)力組合（2-2截面）組合軸向應(yīng)力的構(gòu)成：σ1——介質(zhì)壓力引起的軸向應(yīng)力；σ2——塔體自重引起的軸向應(yīng)力；σ3——塔體所受彎矩引起的軸向應(yīng)力。例如，內(nèi)壓操作的塔設(shè)備在2-2截面處的應(yīng)力組合：位于背風(fēng)面，組合軸向應(yīng)力為：σ=σ1-σ2-σ3位于迎風(fēng)面，組合軸向應(yīng)力為：σ=σ1-σ2+σ3內(nèi)壓塔在停車時(shí)和操作時(shí)的應(yīng)力組合：操作時(shí)停車時(shí)外壓塔設(shè)備的應(yīng)力組合：操作時(shí)停車時(shí)3.塔體壁厚的確定方法（1）依據(jù)內(nèi)壓容器或外壓容器壁厚設(shè)計(jì)方法確定塔體有效壁厚Se1。（2）塔體穩(wěn)定驗(yàn)算。根據(jù)（1）假定一有效壁厚Se2?！裼?jì)算壓力引起的軸向應(yīng)力：●自重載荷及垂直地震力引起的軸向應(yīng)力：●彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力：穩(wěn)定條件：組合軸向壓應(yīng)力要滿足：式中K——載荷組合系數(shù)，取K=1.2;B——見書p168。（3）塔體拉應(yīng)力驗(yàn)算依前述，假設(shè)一有效壁厚Se3。計(jì)算σ1,σ2,σ3，并進(jìn)行組合，滿足如下強(qiáng)度條件：（4）水壓試驗(yàn)應(yīng)力驗(yàn)算確定塔殼體試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力，驗(yàn)算是否滿足強(qiáng)度條件和穩(wěn)定條件。由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力：水壓試驗(yàn)組合軸向應(yīng)力的確定：由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力：由液壓試驗(yàn)時(shí)重力引起的軸向應(yīng)力：由彎矩引起的軸向應(yīng)力：液壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性判據(jù)：式中K——載荷組合系數(shù)，取K=1.2;[σ]cr——許用軸向壓應(yīng)力，塔體壁厚確定方法：(1)根據(jù)內(nèi)(外)計(jì)算壓力,確定容器設(shè)計(jì)計(jì)算壁厚，確定一有效壁厚Se1;(2)參照Se1，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，確定一有效壁厚Se2;(3)參照Se2，進(jìn)行塔體拉應(yīng)力驗(yàn)算，確定一有效壁厚Se3;(4)取Se1、Se2、Se3中較大者，加上壁厚附加量，并考慮安裝運(yùn)輸?shù)葘?duì)剛度的要求，最終確定塔體壁厚；(5)水壓試驗(yàn)驗(yàn)算。8.2裙座設(shè)計(jì)四個(gè)部分：1.座體---承受并傳遞塔體載荷。2.基礎(chǔ)環(huán)---將載荷傳遞到基礎(chǔ)上。3.螺栓座---固定塔于基礎(chǔ)上。